Nature背靠背 | PGE2-EP2/EP4信号在调控肿瘤免疫治疗中的新机制
2024年4月24日，德国慕尼黑工业大学（TMU）团队在 Nature 杂志在线发表了题为“PGE2 limits effector expansion of tumour-infiltrating stem-like CD8+ T cells”的研究论文。同一天 TMU 团队与瑞士学者团队合作在 Nature 杂志再次在线发表了题为“PGE2 inhibits TIL expansion by disrupting IL-2 signalling and mitochondrial function”的研究论文。两项研究从不同的角度揭示了肿瘤内部 PGE2 通过阻断 IL-2 信号通路，抑制 TIL 的扩增和效应亚群分化。提示干预 PGE2-EP2/EP4 信号通路，能够恢复 TIL 细胞的抗肿瘤免疫能力，有望为临床治疗带来突破和进展。
TMU团队论文截图
首先 TMU 团队研究人员利用 Cd4crePtger2 −/− Ptger4 fl/fl 小鼠与Gzmb cre Ptger2 −/− Ptger4 fl/fl 小鼠构建多种小鼠肿瘤模型结合单细胞转录组测序技术及单细胞 TCR 测序技术，证实了 PGE2-EP2/EP4 信号在调控 TCF1+ TIL 细胞过程及肿瘤免疫逃逸的重要作用。且发现 PGE2 抑制肿瘤内 TCF1+ TIL 细胞的扩增和效应亚群分化，而不影响早期引流淋巴结中 TCF1+ TIL 细胞的启动。
进一步，为了确定 TIL 受 PGE2-EP2/EP4 信号调控的下游机制，研究人员对单细胞测序数据结果开展了转录因子（TF）活性分析。在 Cd4crePtger2 −/− Ptger4 fl/fl 小鼠和Gzmb cre Ptger2 −/− Ptger4 fl/fl 小鼠的 TIL 中检测到与 IL-2 细胞因子信号转导相关TF活性增加（包括 STAT1, STAT3, STAT5B, ELK1 and NFATC2等）。结果发现PGE2可能会影响TIL 对IL-2的反应。
考虑到目前 IL-2 信号传导在癌症治疗中的关键作用，研究人员测试了PGE2是否调控IL-2介导的TCF1+ TIL 的扩增。当用高剂量 IL-2 刺激时，PGE2 强烈抑制了 TCF1+ TIL 的扩增与效应亚群分化能力。转录组测序结果也显示了 PGE2 处理的 TCF1+ TIL 表现出IL-2信号通路选择性下调。这些结果支持了 PGE2-EP2/EP4 信号通过抑制 IL-2 信号通路来抑制TCF1+ TIL 的抗肿瘤能力。
最后，为了详细评估 EP2/EP4 敲除抗原特异性 TIL 细胞是否产生更强烈的抗肿瘤反应，研究人员将来自 EP2/EP4 敲除的 OT-1 细胞（或来自 WT 对照小鼠的 OT-1 细胞）移植到WT 小鼠体内，评估 MC38-OVA 肿瘤的生长，结果发现移植有 EP2/EP4 敲除 OT-1 细胞的小鼠表现出对 MC38-OVA 肿瘤的完全生长抑制。
总而言之，研究表明肿瘤内部的 PGE2 抑制了 TCF1+ 干细胞样 TIL 的扩增和效应亚群分化。揭示了 TIL 内 PGE2-EP2/EP4 信号传导导致其对 IL-2 的响应性降低。这种免疫抑制机制对于癌症免疫逃逸至关重要。因此，干预PGE2-EP2/EP4 信号传导，可以增强 TIL 对 IL-2 响应性及抗肿瘤免疫反应。
TMU 团队与瑞士学者团队合作论文截图
TMU 团队与瑞士学者团队合作的研究进一步揭示了 IL-2Rγc 表达下调后， TCF1+ TIL 细胞无法成功激活的机制链。研究人员通过单细胞测序转录组技术与单细胞 TCR 测序技术对接受 TIL-ACT 治疗的黑色素瘤患者的肿瘤组织进行分析，同样发现了瘤内PGE2通过调控 TIL 对 IL-2 的反应性来影响其扩增能力。
钙信号可导致自然杀伤细胞中 IL-2Rγc 蛋白的降解，并可作为 PGE2受体 EP2/EP4下游的第二信使。因此，研究人员推断钙信号可能与TIL 中 PGE2 引起的表面 IL-2Rγc快速降解有关。随后，研究人员通过实验证实了外源性补充 PGE2 后，可介导钙离子进入胞内，导致 IL-2Rγc 的快速降解，从而使 IL-2Rγc 无法与 IL-2 受体 β 链（IL-2Rβ）在细胞表面正常形成受体复合物。因此，IL-2 信号无法激活 TIL 内本应响应的AKT-mTOR-S6 信号，导致 TIL发生代谢重编程，如脂质过氧化相关基因表达显著上调，线粒体功能异常增强，氧化应激增加，核苷酸合成减少。在这一过程中，受 mTOR 调控的转录因子 PGC1α 的活性受到直接抑制。长期持续的线粒体功能异常和脂质过氧化状态最终会导致细胞铁死亡。因此， PGE2-EP2/EP4 信号不仅抑制了TIL ，还直接导致了其死亡。研究人员还证实，抑制 PGE2-EP2/EP4 信号能显著改善 TIL 过继性细胞疗法（ACT）的各方面表现，ICIs 疗法也能受益，这为未来设计创新疗法提供了重要依据。
这两项研究从不同的角度均提示：
1. PGE2 通过阻断 TIL 中 IL-2 信号，抑制TIL的抗肿瘤免疫功能；
2. 干预 PGE2-EP2/EP4 信号通路，有望为临床治疗带来更多的突破和进展。
关于宇耀生物YY001
YY001是由宇耀生物自主研发的一款高选择性EP4受体小分子拮抗剂，通过靶向肿瘤免疫微环境，减弱髓源细胞（TAMCs）的免疫抑制功能，用于PD-1等免疫治疗不敏感或治疗失败的肿瘤。宇耀生物在临床前研究显示YY001与PD-1抗体在多种PD-1抗体不敏感的实体肿瘤中有良好的联合效果，有望为复发难治的实体肿瘤提供一种新的治疗方案。
2022年3月3日，YY001临床试验申请正式获得国家药品监督管理局（NMPA）批准，同意针对晚期实体肿瘤开展1期临床试验。基于YY001单药在不同晚期实体瘤中的优异安全性和初步有效性结果，2024年1月8日， YY001获得NMPA 批准用于联合PD-1抗体，进一步探索在既往对PD-1抗体治疗无效晚期实体瘤的Ⅱ期研究。
参考文献：
1. Lacher SB, Dörr J, de Almeida GP, et al. PGE2 limits effector expansion of tumour-infiltrating stem-like CD8+ T cells. Nature. Published online April 24, 2024.
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